Воздухораспределитель для воздушных автоматических тормозов Советский патент 1930 года по МПК B60T13/24 B60T17/00 

Предлагаемый воздухораспределитель для автоматияеских воздушных тормозов состоит из трех самостоятельных поршней (магистрального, распределительного и уравнительного) с золотниками для распределения сжатого воздуха и снабжен особой кулисой, образованной штоком распределительного поршня.

На чертеже фиг. 1 изображает разрез воздухораспределителя; фиг. 2-схему его действия.

Все три поршня заключены в общую коробку. Магистральный поршень 1 с золотоником 2 находится с одной стороны под давлением воздуха, идущего из магистрали 14, а Cj другой-сжатого воздуха в рабочей камере 19; распределительный поршень 3 с золотником 4, с которым связан култлсои 5, камнем б и стержнем (рамкой) 7, при помощи которых вертикальное перемещение поршня преобразуется в горизонтальное перемещение золотника 4, постоянно испытывает с одной стороны Давление воздуха рабочей камеры 19, а с другой-давление воздуха рабочего резервуара 22. Уравнительный поршень 8 с золотником 9 (соединенных шарнирно посредством штока 10), постоянно испытывает с одной стороньи давление воздуха в тормозном цилиндре, а с другой-пружин 11 и 12; придавлении

в цилиндре большем атмосферного, поршень 8 с золотником 9 передвигается вправо, .сжимая пружины, при чем если тормоз стоит на груженом режиме, действуют обе пружины 11 и 12, если же тормоз на порожнем режиме, действует одна 11, а 12 отодвигается вправо посредством упорки 13, перемещающейся по винтовой направляющей.

При повышении давления в магистрали, сжатый воздух потечет трубкой 14 и каналами в камеру 15 и передвинет поршень 1 в левое крайнее по чертежу положение, вследствие этого воздух вырезом 16, камерой 17, узким отверстием 18 заполнит золотниковые камеры и через вырезы в кулисе рабочую камеру 19, отодвинет поршень 3 в нижнее крайнее по чертежу положение, затем отверстием 20, камерой 21 заполнит рабочий резервуар 22. Посредством золотников 4 и 9 установится сообщение тормозного цилиндра с атмосферой посредством канала 26, выреза 27 и отверстия 28 в золотнике 4, выреза 29 в золотнике 9, отверстия 30 и выреза 31 в золотнике 4 и канала 32. Камера 34 с левой стороны поршня 8 .постоянно сообщается с тормозным цилиндром посредством канала 35, следовательно, в данный момент сообщены с атмосферой. Запасный резервуар 25

наполняется из магистрали двумя путями через камеру 17 отверстием 42, вырезом 43 в золотнике 2, отверстием и каналом 44 и каналом 25; золотниковую камеру отверстием 23 в золотнике 4 и каналом 25 через камеру 17, канал 18. Работа распределительного поршня 3 основана на законе изотермического расширения воздуха в рабочем резервуаре 22 таким образом, что понижение давления в рабочей камере 19 вызывает понижение давления воздуха в резервуаре 22 за счет передвижения поршня 3 , вверх, при чем для каждого данного снижения давления в рабочей камере имеем такое же (с некоторым избытком на трение) давление в резервуаре, установившееся за счет вполне определенного продвижения поршня 3 и обратно для каждого давления в рабочей камере, меньше начального, имеем определенное положение поршня 3, а вместе с ним и золотника 4.

При быстром и значительном понижении давления в магистрали 14 давление не успевает через вырез 16 уравняться по обе стороны поршня 1, вследствие чего этот поршень передвинется вправо, перекроет питательное отверстие 16, а затем потянет золотник 2, посредством которого установится сообщение магистрали с атмосферой каналом 41, вырезом 45 в золотнике 2, каналом 40, вырезом 31 в золотнике 4 и каналом 32-произойдет быстрое распространение тормозной волны вдоль поезда; одновременно золотник 2 перекроет питательное отверстие 42 и откроет канал 36 и сжатый воздух из р 1бочей камеры 19 широкой струей потечет в тормозный цилиндр каналом 26, вырезом 27 в золотнике 4 и каналом 26. Так как давление при этом в камере 19 быстро понизится поршень 3 сделает резкий скачок вверх, перекроет отверстие 20 и разобщит рабочую камеру 19 от рабочего резервуара 22; одновременно посредством золотника 4, которому поршень 3 сообщит движение вправо, произойдет: перекрытие питательного отверстия 23, перекрытие отверстия 28 и разобщение тормозного цилиндра с атмосферой, перекрытие канала 40 и разобщение магистрали с атмосферой, переключение сообщения камеры 19 с тормозным цилиндром с широкого выреза 27 на узкое отверстие 33 и устано вится сообщение

запасного резервуара с тормозным цилиндром посредством канала 25, выреза24 и отверстия 37 в золотнике 4, выреза 38 в золотнике 9, отверстия 25 и выреза 27 в золотнике 4 и канала 2 и произойдет быстрое наполнение тормозного цилиндра сжатым воздухом. Как только давление в тормозном цилиндре, а следовательно и в камере 34 повысится примерно до 0,5- 0,6 атм. поршень 8 преодолеет первоначальное натяжение пружины 11 и передвинется вправо с золотником 9, вследствие чего отверстие 28 перекроется и прекратится быстрое повышение давления в тормозном цилиндре. Дальнейшее течение сжатого воздуха в тормозный цилиндр будет происходить через узкое отверстие 33 в золотнике 4.

Если прекратить понижение давления в магистрали, повышение давления в тормозном цилиндре будет происходить до тех пор, пока давление в рабочей камере 19 станет несколько меньше магистрального, вследствие чего, перевесом давления со стороны магистрали, поршень 1 передвинется влево и золотник 2 перекроет отверстие 36, благодаря чему течение воздуха втормозный цилиндр прекратится. Полученное в тормозном цилиндре давление автоматически будет поддерживаться, ибо если давление в тормозном цилиндре понизится, поршень 8, перевесом давления пружины 11 (а при груженом режиме и пружины 12) передвинется влево с золотником 9, от чего вырезом 38 откроется небольшая щель отверстия 28 в золотнике 4 и давление в тормозном цилиндре восстановится за счет воздуха из запасного резервуара. Если почему-либо давление в тормозном цилиндре превысит заданное, поршень 8, передвигаясь все дальше и дальше, откроет при посредстве золотника 9 сообщение тормозного цилиндра с атмосферой направлением 26, 27„28, 29, 30, 31, 32 и выпустит излишек воздуха в атмосферу. При новом понижении давления в магистрали поршень 1 станет опять в правое крайнее по чертежу положение и начнется дальнейшее повышение давления в тормозном цилиндре. При снижении давления в магистрали до 3,8-3,7 атм. с 5 атмосферного, рабочего давления, поршень 3 перейдет в верхнее крайнее положение и давление в тормозном цилиндре установится предельное, согласно жесткости пружины 11 при порожнем режиме и жесткости обеих пружин при груженом режиме и ни в коем случае не больше, если даже давление в магистрали будет снижено до атмосферного.

До сих пор считалось, что после скачка верхний уравнительный золотник 9, догнав нижний распределительный золотник 4 и перекрыв канал 28 во все время торможения будет двигаться вместе с нижним золотником, сохраняя положение перекрытия отверстия 28. Это в действительности и случится, если рабочий объем тормозного цилиндра будет таким, что может быть заполнен объемом из камеры 19 с расчетом, что возрастание давления в тормозном цилиндре способно будет сообщить поршню 8 с золотником 9 одинаковую с золотником 4 скорость; скорость движения золотника 4 зависит от скорости движения поршня 3 и от наклона выреза 46 и кулисы 5 и,- кроме того, от скорости падения давления в камере 19, которая, в свою очередь, находится в зависимости от калиброванного отверстия 33.

Если предположить, что рабочий объем

тормозного цилиндра удвоился, или жест кость пружин, действую13цих на поршень 8, увеличилась вдвое (груженый режим), то, чтобы сохранить золотнику 9 и поршню 8 прежнюю скорость, необходимо удвоить количество притока в единицу времени сжатого воздуха в тормозный цилиндр, а так как через одно и то же узкое отрерстие 33 это сделать невозможно, золотник 9 будет отставать от скорости движения золотника 4, и, наконец, наступит момент, когда вырез 38 сообщится с отверстием 28, благодаря чему будет происходить добавочный -впуск воздуха из запасного резервуара в тормозный цилиндр и поршень 8 получит заданную для золотника 4 скорость. Таким образом и в этом случае, а также и при всяком другом объеме тормозного цилиндра, в зависимости от хода поршня или размера его, скорость движения поршня 8 всегда будет равна скорости золотника 4; из этого следует, что в какое время пройдет золотник 4, в такое время и наполнится давлением тормозный цилиндр, т.-е. вреМя наполнения тормозногр цилиндра всегда будет одинаково и давление возрастет

пропорционально, независимо ни от хода поршня, ни от размера цилиндра, ни от груженого или порожнего режима, а также и от утечек из тормозного цилиндра.

Если предположить,что рабочий объем тормозного цилиндра был бы слишком мал по сравнению с камерой 19, то получилось бы .явление совершенно обратное, т.-е. вследствие более быстрого накопления давления втормозном цилиндре поршень 8 и золотник 9 стали бы обгонять золотник 4, вследствие чего наступит момент, когда золотник 9 посредством выреза 29 соединит тормозный цилиндр с атмосферой (26, 27, 28, 29, 30, 31 и 32) и излишек сжатого воздуха будет выходить наружу и время наполнения тормозного цилиндра будет равно тому времени, в которое поршень 3 перейдет из нижнего положения в верхнее.

Объем рабочего разервуара и рабочей камеры 19 вместе взятых составляет около 12 литров.

Отпуск тормоза происходит в обратном порядке и время его также строго одинаково и пропорционально для любого диаметра тормозного цилиндра, хода поршня и т. д., так как опять-таки зависит от скорости перемещения поршня 3 вниз (по чертежу). Скорость перемещения поршня 3 зависит от величины калиброванного отверстия 18 и объема камеры 19. Как только давление в камере 19 начнет повышаться через канал 18 из магистрали, поршень 3 медленно пойдет вниз, а вместе с ним и золотник 4. Золотник 9 останется на месте, пока не откроется щель окна 28, сообщающая тормозный цилиндр с атмосферой (сообщением 26, 27, 28, 29, 30, 31 и 32), давление в тормозном цилиндре начнет падать и поршень 8 с установившимся открытием окна 28, 29 пойдет с одинаковой золотнику 4 скоростью. Если повышение давления в камере 19 прекратить, т.-е. прекратить повышение давления в магистрали, поршень 3 и золотник 4 остановятся. Поршень 8 после этого еще несколько будет двигаться влево, пока золотник 9 не перекроет окна 28 и не прекратит выпуск сжатого воздуха в атмосферу. Таким образом задерживая движение поршня 3 в любом его положении, между крайними, задерживается и движение поршня 8 также в любом его положении

между крайним, а так как положение поршня 3 определяет величину давления в тормозном цилиндре, то, следовательно, тормоз дает любую ступень отпуска, при чем кривая изменения давления и при отпуске также может быть выбрана любой, в соответствии с формой выреза 46 в кулисе 5. Полный отпуск наступит, когда золотники будут находиться в крайнем левом по чертежу положении,

При начале отпуска, когда поршень 1 становится в левое крайнее по чертежу положение, установится сообщение запасного резервуара с камерой 17, вследствие этого сжатый воздух из запасного резервуара, при избыточном его давлении против магистрального, направлением 25, 44, 43, 42 и 17 начнет наполнять рабочую камеру 19, вследствие чего магистральный воздух, не будучи поглощаем запасным резервуаром, сделает волну оттормаживания наиболее быстрой. В среднем давление в запасном резервуаре при начале отпуска всегда будет, больше магистрального. Камера 19 отделена от магистрали поршнем 1, посредством которого и происходит регулирование работы камеры 19. Если регулирование камеры подчинить непосредственно магистрали, удалив совершенно поршень 1 и золотник 2 с каналами, то можно получить все эффекты работы тормоза, за исключением постоянства и пропорциональности времен наполнения при различных ходах поршня тормозного цилиндра и т. д. Из этого видно, что подобное устройство, т.-е. поршень 1 с золотником 2 можно применять в других тормозах как способ для получения одинаковый и пропорциональный времени наполнения при разных ходах поршня тормозного цилиндра, его размеров и т. д.

Время наполнения тормозного цилиндра и время отпуска взято около 40.сек., т.-е. примерно среднее между минимальным и максимальным, принятым международным соглашением.

Вышеописанный воздухораспределитель не требует резервуара с мертвым объемом, т.-е. камеры постоянного давления; дает возможность получить любого вида кривые торможения и отпуска, как средство получить наиболее короткие тормозные пути и лучшую плавность; дает одинаковые и пропорциональные времена давлением тормозного цилиндра при любых ходах поршней тормозного цилиндра, его диаметра, режима (гружоном или порож нем) и утечках из тормозных цилйндррр, что дает плавность и укорачивает тормозные пути (то же и при отпуске тормоза); дает возможность получить полный отпуск, восстановив давление на 0,3 атм. меньше зарядного, т.-е. доведя лишь до 4,7 атм. при зарядке в 5 атм., что значительно ускоряет отпуск длиннь1Х составов; дает неистощимость абсолютную, так как давление по обе стороны главного поршня всегда одинаково (за вычетом на трение), вследствие чего не может последовать самопроизвольного отторможения. Затем замечается быстрая первая волна отпуска, отсутствие затяжного отпуска и отсутствие возможности перезарядки в процессе отпуска.

Предмет патента.

1. Воздухораспределитель для автоматических воздушных тормозов, характе;ризующийся применением трех, несвязан-ных между собой механически, поршней, находящихся в период работы под действием различных переменных давлений воздуха, а один из них и под влиянием пружины и управляющих каждый соответствующим распределительным золотником, независимо от двух других золотников действия, работой каковых поршней и связанных с ними золотников предусматривается осуществить, при различных режимах торможения, торможение по любой тормозной кривой, независимо отразмеров тормозного цилиндра, его хода и величины практически допускаемых утечек воздуха.из тормозного цилиндра.

2- Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 воздухораспределителя, отличающаяся применением несвязанных между собой механически поршней 1, 8 и 3, из коих поршень 1, управляющий распределительным золотником 2, находится с одной стороны под давлением воздуха главного воздухопровода, а с ддугой-под давлением воздуха камеры 19, образованной внутренней полостью корпуса воздухораспределителя, поршень 8, управляющий золотником 9, находится с одной стороны под действием пружины 11